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CN113388092A - 一种具有低介电常数含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物的制备及应用 - Google Patents

一种具有低介电常数含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物的制备及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有低介电常数含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物的制备及应用，属于聚合物制备技术领域。本发明制备的含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物，由于含氟基团和具有本征低介电常数的苯并恶嗪基团的存在，使得其具有较低的介电常数；苯并恶嗪基团和环氧基团在高温下均可以发生交联，抑制介电损耗的升高。此外，恶嗪环高温开环固化后生成的分子内氢键有助于降低表面能，所以疏水性的提高。另外本发明采用烯烃易位聚合制备共聚物，分子量可控，反应时间较短，操作简单，转化率高。本发明制备的含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物具有低介电常数、低介电损耗和优异的耐湿性，可应用于电子封装材料。

Description

一种具有低介电常数含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物的制备及 应用
技术领域
本发明涉及一种具有低介电常数含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物的制备及应用，属于聚合物制备技术领域。
背景技术
苯并恶嗪具有高热稳定性、低吸水率、优异的热稳定性、本征低介电常数和固化时无小分子放出等特点，被用于电子行业。此外，苯并恶嗪具有极大的分子设计灵活性，可以与多种基团反应以获得需要的性能。近年来，5G的普及及快速发展带动了高频高速集成电路的发展，这对封装技术及材料提出了更高的要求。氟原子的极性较低，引入含氟结构尤其是三氟甲基能够显著降低材料的介电常数。
环氧树脂具有优异的介电性能、力学性能、耐腐蚀性能、粘结性能以及工艺性能好等优势，在电子电器领域得到广泛的使用，环氧树脂作为常用的电子封装材料，对集成电路起着重要的支撑和保护作用。传统的环氧树脂的热稳定性及介电性能难以满足新一代半导体封装的需求。因此，将苯并恶嗪基团、含氟基团和环氧基团通过降冰片烯的双键反应制备的含氟苯并恶嗪环氧树脂具有介电常数低、介电损耗低和热稳定性能优良等优势，可应用于电子封装材料、微电子器件、覆铜板等领域。
发明内容
本发明提供了一种具有低介电常数含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物的制备和应用。
具有低介电常数含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物，其特征在于，其结构式如式1所示：
Figure BDA0003084142940000011
m1为15-180的任意自然数，m2为15-180的任意自然数，m3为8-130的任意自然数。
优选的，上述含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物，其数均分子量为10000-180000。
优选的，上述含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物的制备方法是将降冰片烯基苯并恶嗪、降冰片烯基环氧乙烷甲基酯和降冰片烯含氟酯直接与溶剂混合，在15-35℃下在Grubbs2nd的催化作用下经烯烃易位聚合反应6-12h，反应结束后旋蒸除去溶剂，于马弗炉中经多段式升温加热处理。
进一步的，所述的降冰片烯基苯并恶嗪、降冰片烯基环氧乙烷甲基酯和降冰片烯含氟酯的摩尔比为1-12:1-12:0.5-9；Grubbs 2nd的用量为将降冰片烯基苯并恶嗪、降冰片烯基环氧乙烷甲基酯和降冰片烯含氟酯共聚物总质量的0.2-3wt％。
进一步的，所述的多段式升温加热处理为室温加热至150～180℃，保温30～60min；升温至210～240℃，保温60～120min，第一阶段升温速率为5～10℃/min，第二阶段升温速率为10～20℃/min。
进一步的，所述的降冰片烯基苯并恶嗪，其结构式如式2所示：
Figure BDA0003084142940000021
进一步的，所述的降冰片烯基苯并恶嗪由羟基苯并恶嗪与5-降冰片烯-2-羧酸在45-80℃于四氢呋喃中经酯化反应反应12-48h，反应结束冷却至室温后旋蒸除去溶剂。
进一步的，所述的羟基苯并恶嗪为对甲基羟基苯并恶嗪、对叔丁基羟基苯并恶嗪和对三氟甲基羟基苯并恶嗪。
进一步的，羟基苯并恶嗪与5-降冰片烯-2-羧酸的摩尔比为1.0:1.0-1.2。
附图说明
图1为含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物的结构式，图2为降冰片烯基苯并恶嗪的结构式有益效果
本发明制备的含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物的介电性能可调，介电常数为2.37～3.21(1MHz)，介电损耗为0.0058～0.0164(1MHz)，水接触角为89-116°，初始分解温度(Td5％)为285～394℃，800℃时的残炭率(ycd％)为19.5～32.4％。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
制备降冰片烯基苯并恶嗪，制备方法为：将1.93g对甲基羟基苯并恶嗪与1.38g 5-降冰片烯-2-羧酸在45℃于四氢呋喃中经酯化反应反应48h，反应结束冷却至室温后旋蒸除去溶剂。制备含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物，制备方法为：将0.40g降冰片烯基苯并恶嗪，0.05g降冰片烯基环氧乙烷甲基酯和0.05g降冰片烯基八氟酯和二氯甲烷直接混合，在15℃下在Grubbs 2nd的催化作用下经烯烃易位聚合反应12h，反应结束后旋蒸除去溶剂，于马弗炉中经多段式升温加热处理，第一阶段升温速率为5℃/min，由室温加热至150℃，保温60min，第二阶段升温速率为10℃/min，继续加热至240℃，保温60min，自然冷却至室温后得到含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物。
含氟苯并恶嗪环氧树脂的介电常数为3.21(1MHz)，介电损耗为0.0058(1MHz)，水接触角为89°，初始分解温度(Td5％)为285℃，800℃时的残炭率(ycd％)为19.5％。
实施例2
制备降冰片烯基苯并恶嗪，制备方法为：将1.93g对叔丁基羟基苯并恶嗪与1.51g5-降冰片烯-2-羧酸在60℃于四氢呋喃中经酯化反应反应24h，反应结束冷却至室温后旋蒸除去溶剂。制备含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物，制备方法为：将0.15g降冰片烯基苯并恶嗪，0.15g降冰片烯基环氧乙烷甲基酯和0.20g降冰片烯基十二氟酯和二氯甲烷直接混合，在25℃下在Grubbs 2nd的催化作用下经烯烃易位聚合反应9h，反应结束后旋蒸除去溶剂，于马弗炉中经多段式升温加热处理，第一阶段升温速率为8℃/min，由室温加热至170℃，保温45min，第二阶段升温速率为15℃/min，继续加热至220℃，保温100min，自然冷却至室温后得到含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物。
含氟苯并恶嗪环氧树脂的介电常数为2.77(1MHz)，介电损耗为0.0101(1MHz)，水接触角为99°，初始分解温度(Td5％)为308℃，800℃时的残炭率(ycd％)为25.7％。
实施例3
制备降冰片烯基苯并恶嗪，制备方法为：将1.93g对三氟甲基羟基苯并恶嗪与1.66g 5-降冰片烯-2-羧酸在80℃于四氢呋喃中经酯化反应反应12h，反应结束冷却至室温后旋蒸除去溶剂。
制备含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物，制备方法为：将0.05g降冰片烯基苯并恶嗪，0.2g降冰片烯基环氧乙烷甲基酯和0.25g降冰片烯基十七氟酯和二氯甲烷直接混合，在35℃下在Grubbs 2nd的催化作用下经烯烃易位聚合反应6h，反应结束后旋蒸除去溶剂，于马弗炉中经多段式升温加热处理，第一阶段升温速率为10℃/min，由室温加热至180℃，保温60min，第二阶段升温速率为20℃/min，继续加热至210℃，保温120min，自然冷却至室温后得到含氟苯并恶嗪环氧树脂薄膜。
含氟苯并恶嗪环氧树脂的介电常数为2.37(1MHz)，介电损耗为0.0164(1MHz)，水接触角为116°，初始分解温度(Td5％)为394℃，800℃时的残炭率(ycd％)为32.4％。

Claims (11)

1.一种具有低介电常数含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物，其特征在于，其结构式如式1所示：
Figure FDA0003084142930000011
m1为15-180的任意自然数，m2为15-180的任意自然数，m3为8-130的任意自然数。
2.根据权利要求1所述的含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物，其特征在于，其数均分子量为10000-180000。
3.根据权利要求1所述的含氟苯并恶嗪环氧树脂共聚物的制备方法，其特征在于：将降冰片烯基苯并恶嗪、降冰片烯基环氧乙烷甲基酯和降冰片烯含氟酯直接与溶剂混合，在15-35℃下在Grubbs 2nd的催化作用下经烯烃易位聚合反应6-12h，反应结束后旋蒸除去溶剂，于马弗炉中经多段式升温加热处理。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所用的降冰片烯基苯并恶嗪、降冰片烯基环氧乙烷甲基酯和降冰片烯含氟酯的摩尔比为1-12:1-12:0.5-9；Grubbs 2nd的用量为将降冰片烯基苯并恶嗪、降冰片烯基环氧乙烷甲基酯和降冰片烯含氟酯共聚物总质量的0.2-3wt％。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：室温加热至150～180℃，保温30～60min；升温至210～240℃，保温60～120min，第一阶段升温速率为5～10℃/min，第二阶段升温速率为10～20℃/min。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所用的降冰片烯基苯并恶嗪的结构式如式2所示：
Figure FDA0003084142930000012
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：降冰片烯基苯并恶嗪由羟基苯并恶嗪与5-降冰片烯-2-羧酸在45-80℃于四氢呋喃中经酯化反应反应12-48h，反应结束冷却至室温后旋蒸除去溶剂。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述的羟基苯并恶嗪为对甲基羟基苯并恶嗪、对叔丁基羟基苯并恶嗪和对三氟甲基羟基苯并恶嗪。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：羟基苯并恶嗪与5-降冰片烯-2-羧酸的摩尔比为1.0:1.0-1.2。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，含氟苯并恶嗪环氧树脂薄膜的介电性能可调，介电常数为2.37～3.21(1MHz)，介电损耗为0.0058～0.0164(1MHz)，水接触角为89-116°，初始分解温度(Td5％)为285～394℃，800℃时的残炭率(ycd％)为19.5～32.4％。
11.根据权利要求1所述的具有低介电常数含氟苯并恶嗪环氧树脂薄膜可用作电子封装材料和覆铜板。
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